.NET遇上Docker

本文工具准备：

• Docker for Windows
• Visual Studio 2015 与 Visual Studio Tools for Docker
• 或 Visual Studio 2017 需要在安装时选择“容器开发支持”，如图：

Docker的思想是将不同的应用放在不同的容器中分开运行，如运行.NetCore Web的典型组合Nginx+.NETCore(kestrel)，我们应该使用一个容器运行Nginx，另一个容器运行.NETCore App。

之前还陷入一个误区，一直在研究如何将dotnet与Nginx配置实现到一个Dockerfile中，后来了解到Docker Compose才知道这两者应该分开到不同的容器。

服务器端安装Docker与Docker Compose

见此文

DotnetCore的Dockerfile

一般来说通过Visual Studio 2015 Tools for Docker给项目添加Docker支持后，项目中就会有Dockerfile与docker-compose.xml的初始模板。只需要修改其中的内容适应我们的项目即可。
Visual Studio的2017可以在新建项目时，或建立项目以后选择添加Docker支持。

Visual Studio 2017稍有不同的是其将docker-compose.yml文件作为解决方案级文件来管理。这对于组合多个项目是很有帮助的。如图：

本文最初编写时项目使用的Visual Studio 2015，所以docker-compose.yml还都是在Web项目中。但下文的设置对这两种组织方式都支持，稍微调整一下路径即可。

首先是默认Dockerfile的文件，我们将其配置为运行dotnet

FROM microsoft/aspnetcore:1.0
ENTRYPOINT ["dotnet", "orgname.projname.WebApi.dll"]
ARG source=.
WORKDIR /app
EXPOSE 5000
COPY $source /app

aspnetcore这个Iamge有1.0和1.1两个版本，根据项目所使用的.NETCore版本自行更换

单独测试下这个Dockerfile的image生成

docker rmi orgname/projname.core:test
docker build --rm -t orgname/projname.core:test -f Dockerfile .

测试下镜像作为容器运行：

docker run --name projname.core.inst -p 5000:5000 orgname/projname.core:test

测试完成后，把所有测试产物，如镜像和容器，都删除。

docker stop projname.core.inst
docker rm -f projname.core.inst
docker rmi orgname/projname.core:test

在刚开始编写Dockerfile打包镜像时，可能会反复进行生成，运行容器的步骤。为了方便测试，楼主把这些脚本整合成了一个buildtest.bat，如下。

@echo on

SET /p app=.NETCoreWeb(d)Nginx(n)
SET /p job=生成并运行(r)清理(c)
SET /p mode=交互运行(i)后台运行(b)


if "%app%"=="d" (
SET contName=projname.core.inst
SET imagName=orgname/projname.core:test
SET file=Dockerfile
)
if "%app=%"=="n" (
SET contName=projname.core.pub.inst
SET imagName=orgname/projname.core.pub:test
SET file=Dockerfile-Nginx
)

if "%mode%"=="i" (
SET operate=-it
)
if "%mode%"=="b" (
SET operate=-d
)

if "%job%"=="r" (
GOTO Build
)
if "%job%"=="c" (
GOTO Clear
)

:Build
docker stop %contName%
docker rm -f %contName%
docker rmi %imagName%
docker build --rm -t %imagName% -f %file% .
docker run %operate% --name %contName% -p 5000:5000 -e "ASPNETCORE_ENVIRONMENT=Staging"  %imagName% 
GOTO End

:Clear
docker stop %contName%
docker rm -f %contName%
docker rmi %imagName%
docker ps -a
docker images
GOTO End

:End

楼主一般用Docker for Windows做测试，自然也就写了批处理的脚本，后来（这篇文章慢慢的攒了一段时间才最终完成）为了调试方便转投PowerShell。
包括这个脚本在内的本文提供的几个脚本都非常好用，谁用谁知道。

Nginx的Dockerfile

首先是Nginx的配置文件，这是比较重要的一个配置，Nginx的Docker Image生成到时候会复制这个文件到Nginx Docker Image内。

本文介绍普通的80端口的转发，配置如下：

server {
    listen 8081;

      location / {
          proxy_pass http://core-app:5000;
          proxy_http_version 1.1;
          proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
          proxy_set_header Connection keep-alive;
          proxy_set_header Host $host;
          proxy_cache_bypass $http_upgrade;
      }
    }

注意 配置中的转发地址，不再是localhost，而是需要根据link所指定的服务/容器的别名来确定。这个link参数，在下面有示例。
这个涉及到Docker网络，这是个非常复杂的话题。

注意：nginx.conf需要ANSI编码，且换行为Linux格式，否则导入容器中可能会报错。（可以使用Notepad++编辑，使用VS编辑可能会出问题）

还可以配置Nginx使用HTTPS，或者使用Nginx配置简单的负载均衡，如果以后楼主有机会研究的话会再写文章分享。

测试下Nginx的Docker Image的生成：

docker build --rm -t orgname/projname.core.pub:test -f Dockerfile-Nginx .

启动容器来测试：

docker run --name projname.core.pub.inst -p 8081:8081 --link projname.core.inst:core-app orgname/projname.core.pub:test

注意：link即指示链接到的之前创建的运行.net core的容器，冒号后面部分是指定别名。这个别名就是前文Ngnix配置文件中，所转发的地址。

如果启动Nginx容器后，可以通过Nginx访问.NET Core Web App，说明到此为止的配置都是正确的。
可以继续配置docker compose了。

清理测试产物：

docker stop projname.core.pub.inst
docker rm -f projname.core.pub.inst
docker rmi orgname/projname.core.pub:test

将docker相关文件添加到项目发布文件

(VS2015)编辑project.json文件中publishOptions-include的数组，将Dockerfile、Dockerfile-Nginx、nginx.conf及docker-compose.yml添加到其中。

一般来说，按照之前步骤添加“Docker Support”后，插件会自动将相关文件添加到project.json的publishOptions中，这一步进行确认就好。

(VS2017)在解决方案资源管理器中将Dockerfile、Dockerfile-Nginx、nginx.conf及docker-compose.yml包含在项目中。“复制到输出目录”选择“如果较新则复制”。

发布项目

使用下面命令发布项目

dotnet publish --framework netcoreapp1.0 --configuration release --output publish.linux

可以将这条命令保存为一个批处理文件，如publish.linux.bat，放到项目根目录下

编辑Docker Compose配置文件

docker compose配置文件基本上就之前用到的docker build和docker run命令的另一种表述形式

version: '3'

services:
  orgname.projname.webapi:
    image: orgname/projname.core:${TAG}
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile
    expose:
      - "5000"
    container_name: projname.core.inst
    environment:
      - ASPNETCORE_ENVIRONMENT=Development
    volumes: 
      - ./log:/app/log:rw
    deploy:
      restart_policy:
        condition: always
  orgname.projname.webapi.pub:
    image: orgname/projname.core.pub:${TAG}
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile-Nginx
    ports: 
      - "8081:8081"
    links: 
      - orgname.projname.webapi:core-app
    container_name: projname.core.pub.inst

volumes:
  orgname.projname.webapi:

注意，服务orgname.projname.webapi中，使用expose来暴露端口，因为我们不需要将端口暴露给docker外部。另外我们也将日志输出到挂在到Docker的主机目录，这样方便查看日志。

提示 强烈推荐使用version3版本的compose文件。version3中新增deploy选项，可以实现docker run --restart选项的作用控制容器在失败等情况下自动重启，从而保证服务的无人值守运行。compose选项详见此文档

构建Image

项目发布完成后，进入发布文件夹publish，执行下面的命令生成相关镜像

docker-compose build

提示，可以在使用docker compose生成之前，分别使用docker build单独生成dotnet core和nginx的镜像进行测试，就像介绍Dockerfile那部分所述。

启动docker compose

确定compose生成好image后，就可以启动服务（容器）了：

docker-compose start

可以使用下面的命令将Build、Start一起完成。

docker-compose up

服务启动后，可以通过Nginx服务访问.NET Core App。
上面的命令会在前台运行并打印日志到控制台。
如果需要在后台运行“服务”，使用-d参数：

docker-compose up -d

docker compose启动的也是普通的容器，通过docker ps也可以看到compose启动的容器。

如果需要停止docker compose启动的服务，使用：

docker-compose down

注意：服务的容器将被删除，所有容器中的数据（非主机挂载到容器目录下）将丢失。

这一小节介绍的方式是在Docker for Windows中使用docker compose运行服务，而实际情况下我们需要在服务器去运行docker compose，具体方式后文有介绍。

其它相关命令：

查看compose相关服务运行状态：docker-compose ps
重启compose中的服务：docker-compose restart

环境

在程序开发中，在不同环境下使用不同的配置是很常见的情况。
如.NET Core就定义了三种默认的环境 - Development、Staging和Production。
体现在配置文件上，有appsettings.json、appsettings.Staging.json及appsettings.Production.json等文件
楼主一般将其分别用作开发、测试和生产环境的配置，相信大部分人也都是这么干的。
.NET Core Web应用会根据一个名为ASPNETCORE_ENVIRONMENT的环境变量来判断应用所处的环境。所以我们需要做的就是在生成镜像时将这个变量传入。
docker compose的environment就是做这个用的，比如我们将docker-compose.yml文件中orgname.projname.webapi这个服务的定义改为：

environment:
    - ASPNETCORE_ENVIRONMENT=Staging

则我们的.NETCore应用将以Staging环境运行，并使用appsettings.Staging.json这个配置文件。
然后我们利用VS Tool for Docker创建的其它两个文件（docker-compose.dev.debug.yml和docker-compose.dev.release.yml）来实现不同环境的配置分离（VS2017中这两个文件中的dev改为vs）。

其实那两个文件是用于VS集成的Docker调试和发布用的，不过我这里不打算依赖工具，而是通过命令行的形式完成工作。所以删除两个文件中原有的内容，并改为我们自己所需。

要使两个配置文件共同工作，最主要的还是靠docker compose对多配置文件的支持。其-f选项可以设置多次，docker compose会把其中的选项叠加。
如：

docker-compose.exe -f docker-compose.yml -f docker-compose.dev.debug.yml build

下面来分别看下用于不同环境的配置文件
首先是docker-compose.dev.debug.yml：

version: '3'
 
services:
  orgname.projname.webapi:
    environment:
      - ASPNETCORE_ENVIRONMENT=Staging
    env_file:
      - staging.env

其中的env_file指定的staging.env用于演示，由于我们的例子需要配置的环境变量很少，所以无需使用这个文件。文件的格式很简单，就是键值对的格式：

ENV=VAL

注意，这个文件要使用ANSI编码，不然会因为编码问题导致实际定义的变量和期望定义的变量不一致。

提示：可以使用下面的命令，确认compose执行时的配置

docker-compose.exe -f docker-compose.yml -f docker-compose.dev.debug.yml config

这对于检查环境变量等设置是否正确很有帮助。在确认无误后再进行build或up操作。上面说得env文件的编码问题，就是通过config命令查出来的。(下文的composebuild.bat集成了这个检查的功能)

然后是docker-compose.dev.release.yml，内容也差不多：

version: '3'
 
services:
  orgname.projname.webapi:
    environment:
      - ASPNETCORE_ENVIRONMENT=Production

另外我们还要给测试和生产环境的image打上不同的tag。这个需要修改一下之前编辑的docker-compose.yml中服务定义中image那个配置：

image: orgname/projname.core:${TAG}

image: orgname/projname.core.pub:${TAG}

将它们的版本号都改为插值计算的方式。
docker compose可以由当前执行的环境中获取这些值的定义。比如shell中EXPORT的变量，或者cmd中SET的变量。
在Windows下，我们借助如下的批处理（composebuild.bat）来帮助定义这个变量，并执行docker compose命令：

@echo off

SET /p mode=测试(t)发布(p)
SET /p job=检查(c)生成(b)运行(u)清理(r)

if "%job%"=="c" (
SET operate=config
)
if "%job%"=="b" (
SET operate=build
)
if "%job%"=="u" (
SET operate=up
)


if "%mode%"=="t" (
SET TAG=test
)
if "%mode%"=="p" (
SET TAG=1.0.0
)
if "%job%"=="r" (
docker rmi orgname/projname.core.pub:%TAG%
docker rmi orgname/projname.core:%TAG%
GOTO End
)

if "%mode%"=="t" (
SET fileyml=docker-compose.dev.debug.yml
GOTO Build
)
if "%mode%"=="p" (
SET fileyml=docker-compose.dev.release.yml
GOTO Build
)
:Build
docker-compose -f docker-compose.yml -f %fileyml% %operate%

:End

这个脚本有一个小问题，在后续章节，会介绍将Image推送到注册中心，而推送到注册中心需要一个tag操作。而这个脚本删除这些被tag的Image，只会解除tag，而不删除Image，最终导致本地残留很多无tag的Image。可以全部工作结束后使用下面的PowerShell命令，统一删除：

Get-ContainerImage | ? {$_.RepoTags -eq $null} | foreach { Remove-ContainerImage $_.ID }

运行这个命令需要安装Docker-PowerShell，可参见此文

运行这个批处理，选一下需要运行的选项便可以通过docker compose在不同的环境下生成镜像或启动服务。

注意：所有这些文件都记得加入project.json中(VS2015)，包含到项目并复制到输出目录(VS2017)

添加到镜像仓库

这是可选步骤，也可以在把Dockerfile和发布文件上传到服务器并在服务器上生成镜像。见总结。

可以使用Harbor构建一个私有Docker仓库。Harbor相对于Docker官方库就像GitLab相对于GitHub。Harbor的安装和基本使用参见此文。

Docker的Image进行分层存储，所以第一次push到私有仓库的上传量比较大，之后将只是推送改变的层。数据传输量比较小。
push操作的操作的基本部分在那篇介绍Docker的文章中有介绍。这里我们只是给出脚本，可以按照提示执行即可，嗯，这是一个PowerShell脚本（ImagesPush.ps1），不再是批处理了。

$reghost="register-host"
$regport="register-port"
$dockerregister="$($reghost):$($regport)"

echo "测试(t)发布(p)"
$operation=Read-Host
Switch($operation)
{
	"t" {$tag="test"}
	"p" {$tag="1.0.0"}
}

#docker login $dockerregister

docker tag orgname/projname.core:$tag $dockerregister/orgnameprojname/projname.core:$tag
docker tag orgname/projname.core.pub:$tag $dockerregister/orgnameprojname/projname.core.pub:$tag

docker push $dockerregister/orgnameprojname/projname.core:$tag
docker push $dockerregister/orgnameprojname/projname.core.pub:$tag

从镜像仓库获取并启动服务

通过Docker启动服务，docker-compose.yml是必备的。（我们执行docker-compose命令的目录下必须有这个文件，不然分分钟报错。）
我们之前那个docker-compose.yml文件所创建容器的镜像是通过Build Dockerfile来得到的，这里我们要新建这样的一个docker-compose.yml，其使用一个现成的Image来启动容器。
我们新建一个名为docker-compose.server.yml的文件（不要怀疑名字错了）。

version: '3'

services:
  orgname.projname.webapi:
    image: {REG}/orgnameprojname/projname.core:{TAG}
    expose:
      - "5000"
    container_name: projname.core.inst
    environment:
      - ASPNETCORE_ENVIRONMENT={ENV}
    volumes: 
      - ./log:/app/log:rw
    deploy:
      restart_policy:
        condition: always
  orgname.projname.webapi.pub:
    image: {REG}/orgnameprojname/projname.core.pub:{TAG}
    ports: 
      - "8081:8081"
    links: 
      - orgname.projname.webapi:core-app
    container_name: projname.core.pub.inst

volumes:
  orgname.projname.webapi:

与之前文件的最大不同，这个配置没有了build这个小节。
而镜像就需要从注册中心拉取，直接上脚本(ImagesPull.ps1)，然后稍作解释：

$reghost="register-host"
$regport="register-port"
$dockerregister="$($reghost):$($regport)"

echo "Test(t) Publish(p)"
$operation=Read-Host
Switch($operation)
{
	"t" {$tag="test";$envstr="Staging"}
	"p" {$tag="1.0.0";$envstr="Production"}
}
docker login $dockerregister

docker pull $dockerregister/orgnameprojname/projname.core:$tag
docker pull $dockerregister/orgnameprojname/projname.core.pub:$tag

ni docker-compose.yml -ItemType File -Force
(get-content docker-compose.server.yml) -replace "{TAG}","$($tag)" -replace "{REG}","$($dockerregister)" -replace "{ENV}","$($envstr)" | set-content docker-compose.yml

# remove old container
docker-compose down 

docker-compose up

是的，这是一个PowerShell脚本，PowerShell现在也可以用Linux，虽然还处在测试状态。在CentOS7.3中有一堆显示方面的bug，中文支持也没有（所以上面的脚本没有中文），主要功能方面还是很正常的。
Linux上安装PowerShell可见此文档。
脚本中，首先登录镜像仓库并下载镜像，然后按照用户输入将docker-compose.server.yml进行插值得到需要的docker-compose.yml文件，最后启动docker compose。

网络

网络方面，Docker-Conpose为应用创建一个子网络，Docker-Compose将每个Service作为一个容器实例，并加入到这个网络中，网络中的容器可以彼此访问。
容器间以容器名称作为主机名来互相访问。
Docker网络这块水很深，楼主对这个了解几乎没有。

总结

借用此部分墙裂推荐Cmder这个神奇，虽然时不时的会有光标错位，中文重叠等问题，但绝对是取代自带控制台的必备工具。

最后总结一下，在上面的所有配置文件准备妥当后，每次修改得到新版本后只需要执行下列步骤：

方式1：

1. 执行publish.linux.bat生成项目发布文件
2. 运行buildtest.bat验证Dockerfile正常工作
3. 运行composebuild.bat根据提示选择在测试环境还是发布环境下验证配置、生成镜像
4. 使用ImagesPush.ps1将生成的镜像发布到Harbor
5. 在服务器上使用ImagesPull.ps1拉取镜像并使用compose启动服务。（先要把docker-compose.server.yml放到与ImagesPull.ps1服务器端相同目录下）

方式2：

1. 执行publish.linux.bat生成项目发布文件，将所有文件上传到服务器
2. 在服务器端使用composebuild.bat来运行服务。（目前楼主没有使用这种方法，所以没有将这个脚本用shell或者powershell重写）

如果您有更好的实现方法，欢迎评论区指点一二。